[发明专利]一种锂离子电池的补锂方法

说明书

本发明公布了一种锂离子电池的补锂方法，将多孔金属锂置于锂电池负极材料与隔膜之间作为电池的负极，以含锂正极材料(如磷酸铁锂等)为电池正极组装全电池，可以大大地提高电池容量及降低正极缺锂产生的极化，改善电池性能。

技术领域

本发明属于能源领域。

背景技术

锂离子电池具有容量大，能量密度大，使用安全，环境友好，使用寿命长等优点，为动力电池首选产品，但由于电池在放电过程中电压往往不能设定为0伏，例如磷酸铁锂-石墨电池的放电电压通常设定为2伏以上，将使大量储存于石墨的锂不能脱出，电池实际容量远远小于其理论容量；此外石墨负极电极在放电过程中由于Li会不断地渗入石墨负极材料内部，且在其表面形成膜，并随着放电次数的增加，负极囤积的Li会越来越多，直到达到饱和，这样使电池放电容量不断衰减，能量密度不断降低。另外当电池中锂离子的浓度降低时，会导致磷酸铁锂正极材料锂离子的浓度大幅下降，使其电阻大大增大，电池极化严重，严重干扰电池的充放电，电池性能大大下降。

本发明提供一种含锂正极材料如磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂以及三元锂等电池的正极补锂方法。其原理是将适量的多孔金属锂或锂带或锂丝或锂粉等锂材料置于锂电池隔膜与负极材料之间，小电流充放电，使隔膜中的金属锂溶解并储存于负极材料中，达到提升锂离子电池容量的目的。

发明内容

为了获得高性能锂锂离子电池，本发明是通过如下技术方案实施的：(1)首先制备多孔金属锂片或锂带或锂丝等材料制成锂网，有利于离子穿过产生电流，作为负极电极的辅组电极；(2)以磷酸铁锂等正极材料、粘胶剂、导电剂混合均匀后凃于铝箔为正极，石墨等负极材料、粘胶剂、导电剂混合均匀后凃于铜箔上为负极，电极经过80℃真空干燥，将多孔金属锂置于隔膜与负极之间，六氟磷酸锂-碳酸酯混合液为电解质，按常规方法组成组成电池；(3)1-10次充放电采用小电流，将金属锂转化为锂离子缓慢注入负极中并还原为锂，此后电池即可正常使用。

本发明的进一步改进方案为：

1、作为制备多孔或网状锂片的方法可以采用铸造、或机械冲压、或钻孔、或激光打孔或锂丝编织等方法进行。

2、金属锂网的质量及网格大小可根据电池的容量选择。

3、亦可采用其它方法在负极表面形成多孔锂，如在表面添加锂带或锂丝或锂粉形成网状锂，或真空热喷涂锂，或有机溶剂加热融化锂喷雾，或锂磁溅射，或电解还原锂离子等方法。

4、制备的电池1-10次充放电采用小电流0.1-1.0mA/cm²，防止锂离子在负极通道反应过快生成金属锂，阻碍锂离子向负极深处渗透。

5、对于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂以及三元锂等含锂正极材料，其放电电压设在2伏左右，防止负极金属锂完全氧化，使负极离子通道阻塞。

本发明的有益效果为：按电池制作方法，可以看出电池的优越性表现在：

1、电池的制备方法简单，对现有锂电池生产工艺影响不大，操作安全，便于大规模生产。

2、在相同条件下，对于磷酸铁锂正极材料采用本发明组装的电池，其放电容量大大提升，电池充放电性能得到明显改善。

具体实施方式

1、LiFePO₄富锂电池：采用2032不锈钢扣式电池壳，0.2g市售的碳化LiFePO₄为正极材料，市售天然石墨为负极材料，电活性物质∶PVDF粘胶剂∶炭黑按80∶10∶20配制，1M六氟磷酸锂为电解质(溶剂为1∶1∶1的碳酸甲脂、碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂)，铝箔为正极集流体，铜箔为负极集流体，1mm厚、孔径7um玻璃纤为电池隔膜，将厚0.1mm孔径1mm、孔距1mm锂箔插入电池隔膜与负极电极之间，组装电池。电池封口后，以0.1-1mA的电流放电至电压为2伏，然后以0.1-1mA的电流充电至4V；第二次以后放电终止电压为2伏，充电电压为4伏，充放电流1mA循环50次。